СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ

Общие вопросы анатомии и физиологии сенсорных систем. Зрительная сенсорная система. Возрастные особенности

Вопросы для самоподготовки

  • 1. Общие вопросы анатомии и физиологии сенсорных систем. Виды сенсорных систем, их возрастные особенности.
  • 2. Строение, функции, возрастные особенности зрительной системы.

Восприятие различных внешних воздействий как сложный системный процесс приема и обработки информации осуществляется специальными сенсорными системами - анализаторами. (термин «анализатор» был введен в физиологию И. П. Павловым в 1909 г.). Эти системы осуществляют превращение раздражителей внешнего и внутреннего мира в нервные импульсы и передачу их в центры головного мозга. Преобразование сенсорных сигналов в высших отделах центральной нервной системы завершается ощущениями, представлениями и опознанием образов.

Анализатор - единая функциональная система, начинающаяся рецепторами и заканчивающаяся в клетках коры больших полушарий, специально приспособленная к восприятию и анализу раздражителей из внешней или внутренней среды, формированию ощущений и общего представления о предмете.

Сенсорной системой называют анализатор с дополнительными анатомическими образованиями, которые обеспечивают передачу энергии раздражителя к рецепторам (дорецеп горное звено).

Все анализаторы и сенсорные системы состоят из трех анатомически и функционально связанных между собой отделов: 1) рецептора - периферического отдела; 2) проводникового отдела и 3) коркового, или ценгрального отдела.

Периферический отдел анализатора - рецепторы, эволюционно приспособленные для восприятия раздражителя определенной природы. Так, рецепторы, расположенные в сетчатке глаза, способны реагировать на ничтожно малую величину светового излучения. Рецепторы внутреннего уха воспринимают воздействие, оказываемое вибрационным смещением порядка нескольких ангстрем.

Периферический отдел сенсорной системы включает в себя совокупность рецепторов и дорецепторного звена. Последние образуют специальные органы чувств. Например, периферический отдел зрительной сенсорной системы - глаз, включает дорецеп-торное звено - оптическую систему и рецепторы сетчатки - палочки и колбочки.

Пороговые раздражители вызывают изменение электрических свойств мембраны рецептора и возникновение биоэлектрического (рецепторного) потенциала, или нервного импульса, который затем по нервным волокнам передается в ЦИС.

Проводниковый отдел анализатора (сенсорной системы) представлен чувствительным нервом и рядом подкорковых ядер, через которые проходит информация от рецепторов в кору больших полушарий.

Корковый отдел анализатора представляет собой участки коры полушарий большого мозга, воспринимающие информацию от соответствующих рецепторов. Афферентные волокна, несущие сигналы от различных рецепторов, приходят в определенные участки коры. И. II. Павловым эти участки были названы корковым ядром анализатора. В коре происходит высший анализ информации. Через анализаторы центральная нервная система и весь организм получают информацию об окружающем мире и внутренней среде организма. Действующий на человека непрерывный поток раздражений заставляет его приспосабливаться к условиям внешней среды, вырабатывать активные формы поведения.

Рецепторы - специализированные образования, воспринимающие энергию раздражения и трансформирующие ее в энергию нервного возбуждения. Скопления рецепторов, раздражение которых вызывает строго определенные рефлексы, называются рецептивными полями, или рефлексогенными зонами.

Различают экстерорецепторы, воспринимающие раздражения внешних агентов (рецепторы органа слуха, зрения, обоняния, вкуса, осязания, боли, температуры), и интерорецепторы, сигнализирующие об изменениях внутренней среды (рецепторы внутренних органов). Разновидностью интерорецепторов являются рецепторы опорно-двигательного аппарата (проприорецепторы).

В соответствии с типами воздействия выделяют следующие группы рецепторов: .механорецепторы (воспринимают механические раздражения); терморецепторы (воспринимают температурные раздражения); хе.морецепторы (реагируют на изменения внутренней среды организма); фоторецепторы (восприятие света); фонорецепторы (восприятие звука); болевые (воспринимают болевые раздражения).

При взаимодействии раздражителя с рецептором изменяется проницаемость плазматической мембраны рецептора и возникает рецепторный потенциал. Возникший рецепторный потенциал через дендриты и тело чувствительного нейрона распространяется к его аксону, превращаясь в потенциал действия (ПД).

Рецепторы способны приспосабливаться к силе раздражителя. Это свойство называют адаптацией. При этом происходит снижение или повышение чувствительности рецепторов.

По видам чувствительности различают: зрительную, слуховую, обонятельную, вкусовую, кожную (тактильную) сенсорные системы. Но кроме перечисленных пяти видов чувств у человека есть чувство равновесия (положения в пространстве), мышечносуставное (кинестетическое) и интероцептивное (возникающее при раздражении рецепторов внутренних органов) чувства, которым соответствуют вестибулярная, двигательная и висцеральная сенсорные системы.

Кожные, мышечно-суставные и висцеральные ощущения тесно взаимосвязаны и проецируются в близко расположенных областях коры больших полушарий, эти ощущения образуют единую кожно-мышечную, или общечувствительную (соматосенсорную') систему.

В зависимости от способа взаимодействия рецептора с раздражителем выделяют: контактные (вкусовые, обонятельные, кожно-мышечные) и дистантные (вестибулярные, слуховые, зрительные) сенсорные системы.

Подавляющая часть всей информации из окружающего мира (примерно 90 %) поступает в наш мозг через зрительные и слуховые каналы, поэтому для нормального физического и психического развития детей и подростков особое значение имеют органы зрения и слуха.

Строение, функции, возрастные особенности зрительной системы. Периферическим отделом зрительной сенсорной системы является глаз, который расположен в углублении черепа -глазнице. Сзади и с боков он защищен от внешних воздействий костными стенками глазницы, а спереди - веками. Глаз состоит из глазного яблока и вспомогательных структур: слезных желез, ресничной мышцы, кровеносных сосудов и нервов. Слезная железа выделяет жидкость, предохраняющую глаз от высыхания. Равномерное распределение слезной жидкости по поверхности глаза происходит за счет мигания век.

Глазное яблоко ограничено тремя оболочками - наружной, средней и внугренней (рис. 11). Наружная оболочка глаза - склера, или белочная оболочка.

Конъюктива Шлеммов канал Радужная оболочка

Роговица

Передняя камера

Центральная ямка

Задняя камера

Ресничная мышца

Сетчатка

Сосудистая оболочка Склера

Рис. 11. Орган зрения

Это плотная непрозрачная ткань белого цвета, толщиной около 1 мм, в передней части она переходит в прозрачную роговицу.

Под склерой расположена сосудистая оболочка глаза, толщина которой не превышает 0,2-0,4 мм. В ней содержится большое количество кровеносных сосудов. В переднем отделе глазного яблока сосудистая оболочка переходит в ресничное тело и радужную оболочку (радужку). Вместе эти структуры составляют среднюю оболочку.

В центре радужки располагается отверстие - зрачок, его диаметр может изменяться, отчего глаз воспринимает большее или меньшее количество света. Просвет зрачка регулируется мышцей, находящейся в радужке.

В радужной оболочке содержится особое красящее вещество -меланин. От количества этого пигмента цвет радужки может колебаться от серого и голубого до коричневого, почти черного. Цветом радужки определяется цвет глаз. Если пигмент отсутствует (таких людей называют альбиносами), то лучи света могут проникать в глаз не только через зрачок, но и через ткань радужки. У альбиносов глаза имеют красноватый оттенок, зрение понижено.

В ресничном теле расположена мышца, связанная с хрусталиком и регулирующая его кривизну.

Хрусталик- прозрачное, эластичное образование, имеет форму двояковыпуклой линзы. Он покрыт прозрачной сумкой, по всему его краю к ресничному телу тянутся тонкие, но очень упругие волокна. Эти волокна держат хрусталик в растянутом состоянии.

В передней и задней камере глаза находится прозрачная жидкость, которая снабжает питательными веществами роговицу и хрусталик. Полость глаза позади хрусталика заполнена прозрачной желеобразной массой - стекловидным зелом.

Оптическая система глаза представлена роговицей, камерами глаза, хрусталиком и стекловидным телом. Каждая из этих структур имеет свой показатель оптической силы (оптическая сила выражается в диоптриях).

Глаз - сложная оптическая сие гема. На сетчатке фокусируются лучи света, давая уменьшенное и перевернутое изображение. Фокусировка происходит за счет изменения кривизны хрусталика: при рассматривании близкого предмета он становится выпуклым, при рассматривании удаленного - более плоским.

Ребенок в первые месяцы после рождения путает верх и низ предмета. Если ему показать горящую свечу, то он, стараясь схватить пламя, протянет руку нс вверх, а вниз.

Несмотря на то, что на сетчатке изображение получается перевернутым, мы видим предметы в нормальном положении благодаря повседневной тренировке зрительной сенсорной системы. Это достигается образованием условных рефлексов, показаниями других анализаторов и постоянной проверкой зрительных ощущений повседневной практикой.

Внутренняя поверхность глаза выстлана тонкой (0,2-0,3 мм), весьма сложной по строению оболочкой - сетчаткой, на которой находятся светочувствительные клетки, или рецепторы - палочки и колбочки (рис. 12).

Схема строения сетчатки

Рис. 12. Схема строения сетчатки

Колбочки сосредоточены в основном в центральной области сетчатки - в желтом пятне. По мере удаления от центра число колбочек уменьшается, а палочек - возрастает. На периферии сетчатки имеются только палочки. У взрослого человека насчитывается 6-7 млн палочек, которые обеспечивают восприятие дневного и сумеречного света. Колбочки являются рецепторами цветного зрения, палочки - черно-белого.

Местом наилучшего видения является желтое пятно и особенно его центральная ямка. Такое зрение называют центральным. Остальные части сетчатки участвуют в боковом, или периферическом зрении. Центральное зрение позволяет рассматривав мелкие детали предметов, а периферическое-ориентироваться в пространстве.

В палочках содержится пигмент пурпурного цвета - зрительный пурпур, или родопсин, в колбочках - пигмент йодопсин (красный), хлоролаб (зелёный), эритлаб (синий или фиолетовый).

Возбуждение палочек и колбочек вызывает появление нервных импульсов в волокнах зрительного нерва. Колбочки менее возбудимы, поэтому, если слабый свет попадает в центральную ямку, где находятся только колбочки, мы его видим очень плохо или не видим вовсе. Слабый свет хорошо виден, когда он попадает на боковые поверхности сетчатки. Следовательно, при ярком освещении функционируют в основном колбочки, при слабом освещении - палочки.

В сумерках при слабом освещении человек видит за счет зрительного пурпура. Распад зрительного пурпура под действием света вызывает возникновение импульсов возбуждения в окончаниях зрительного нерва и является начальным моментом передачи афферентной информации в зрительный нерв.

Зрительный пурпур на свезу распадается на белок опсин и пигмент ретинин-производное витамина А. В темноте витамин А превращается в ретинин, который соединяется с опсином и образует родопсин. Витамин А является источником зрительного пурпура. Недостаток в организме человека витамина А нарушает образование зрительного пурпура что вызывает резкое ухудшение сумеречного зрения, так называемую куриную слепоту (гемералопию).

Рецепторы сетчатки передают сигналы по волокнам зрительного нерва, в котором насчитывают до 1 млн нервных волокон, только один раз, в момент появления нового предмета. Далее добавляются сигналы о наступающих изменениях в изображении предмета и о его исчезновении. Зрительные ощущения возникают только в момент фиксации взгляда в ряде последовательных точек предмета.

Проводниковый отдел зрительной сенсорной системы - это зрительный нерв, ядра верхних бугров четверохолмия среднего мозга, ядра промежуточного мозга.

Центральный отдел зрительного анализатора расположен в затылочной доле, причем первичная кора лежит в окрестностях шпорной борозды, в коре язычковой и клиновидной извилин. Нормальное зрение осуществляется двумя глазами - бинокулярное зрение. Левым и правым глазом человек видит неодинаково: на сетчатке каждого глаза получаются разные изображения. Но оттого, что изображение возникает на идентичных точках сетчатки, человек воспринимает предмет как единое целое. Идентичные точки - это точки, которые расположены от центральных ямок на одном расстоянии и в одном направлении. Если лучи от рассматриваемого предмета попадут на неидентичные (несоответственные) точки сетчатки, то изображение предмета окажется раздвоенным.

Зрение двумя глазами необходимо для качественного восприятия и представления о рассматриваемом объекте. Восприятие движения предмета зависит от перемещения его изображения на сетчатке. Восприятие движущихся предметов при одновременном движении глаз и головы и определение скорости движения предметов обусловлены не только зрительными, но и центростремительными импульсами от проприорецепторов глазных и шейных мышц.

Возрастные особенности. Элементы сетчатки начинают формироваться на 6-10 неделе внутриутробного развития, окончательное морфологическое созревание происходит к 10-12 годам. В процессе развития организма существенно меняются цветоощущения ребенка. У новорожденного в сетчатке функционируют только палочки, обеспечивающие черно-белое зрение. Количество колбочек невелико и они еще незрелы. Распознавание цветов в раннем возрасте зависит от яркости, а не от спектральной характеристики цвета. Полноценно колбочки начинают функционировать к концу 3 года жизни. По мере созревания колбочек дети сначала различают желтый, потом зеленый, а затем красный цвета (уже с 3 месяцев удавалось выработать условные рефлексы на эти цвета). В школьном возрасте различительная цветовая чувствительность глаза повышается. Максимального развития ощущение цвета достигает к 30 годам и затем постепенно снижается.

Миелинизация проводящих путей начинается на 8-9 месяце внутриутробного развития, а заканчивается к 3-4 году жизни.

Корковый отдел зрительного анализатора в основном формируется на 6-7 месяце внутриутробной жизни, окончательно он созревает к 7-летнему возрасту.

У новорожденного диаметр глазного яблока составляет 16 мм, а его масса - 3,0 г. Рост глазного яблока продолжается после рождения. Интенсивнее всего оно растет первые 5 лет жизни, менее интенсивно - до 9-12 лет. У взрослых диаметр глазного яблока составляет около 24 мм, вес - 8,0 г.

У новорожденных форма глазного яблока более шаровидная, чем у взрослых, в результате в 90 % случаев у них отмечается дальнозоркая рефракция. Повышенная растяжимость и эластичность склеры у детей способствует легкой деформации глазного яблока, что важно при формировании рефракции глаза. Например, если ребенок играет, рисует или читает, низко наклонив голову, то из-за давления жидкости на переднюю стенку глазное яблоко удлиняется и развивается близорукость.

В первые годы жизни радужка содержит мало пигментов и имеет голубовато-сероватый оттенок, окончательное формирование ее окраски завершается к 10-12 годам. Зрачок у новорожденных узкий из-за преобладания тонуса симпатических нервов, иннервирующих мышцы радужной оболочки. В 6-8 лет зрачки становятся широкими, что увеличивает риск солнечных ожогов сетчатки. В 8-10 лет зрачок сужается. В 12-13 лет быстрота и интенсивность зрачковой реакции на свет становятся такими же, как у взрослого человека.

У новорожденных и детей дошкольного возраста хрусталик более выпуклый и более эластичный, чем у взрослого, его преломляющая способность выше. Это позволяет ребенку четко видеть предмет на меньшем расстоянии от глаза, чем взрослому. Однако привычка рассмазривагь предметы таким образом может привести к развитию косоглазия.

Сенсорные и моторные функции зрения развиваются одновременно. В первые дни после рождения движения глаз несинхронны, при неподвижности одного глаза можно наблюдать движение другого. Способность фиксировать взглядом предмет формируется в возрасте от 5 дней до 3-5 месяцев.

Реакция на форму предмета отмечается уже у 5-месячного ребенка. У дошкольников первую реакцию вызывает форма предмета, затем его размеры и уже в последнюю очередь - цвет.

Острота зрения с возрастом повышается, улучшается и стереоскопическое зрение.

Для сравнения приведем данные по остроте зрения (в условных единицах) у детей разного возраста: I неделя - 0,004-0,002; 1 месяц - 0,008-0,003; 3 года - 0,6-1,0; 5 лет - 0,8-1,0; 1 год -0,3-0,6; 7-15 лет-0,9-1,0.

Стереоскопическое зрение - восприятие формы, размеров и удаленности предмета за счет имеющегося у человека бинокулярного зрения. Головной мозг получает два различных изображения, поступающих в него от каждого глаза, а воспринимает их как одно трехмерное изображение. Стереоскопическое зрение к 17-22 годам достигает своего оптимального уровня, причем с 6 лет у девочек острота стереоскопического зрения выше, чем у мальчиков.

В 7-8 лет глазомер у детей значительно лучше, чем у дошкольников, но хуже, чем у взрослых; половых различий не имеет. В дальнейшем у мальчиков линейный глазомер (восприятие длины, расстояния) становится лучше.

Поле зрение интенсивно увеличивается. К 7 годам его размер составляет приблизительно 80 % от размера поля зрения взрослого.

Размер поля зрения определяет пропускную способность зрительного анализатора - объем информации, воспринимаемой человеком в единицу времени, и, следовательно, учебные возможности ребенка. В процессе онтогенеза пропускная способность зрительного анализатора изменяется.

Нарушения зрения. Среди дефектов зрения наиболее часто встречаются различные формы нарушения рефракции оптической системы глаза или нарушения нормальной длины глазного яблока. В результате лучи, идущие от предмета, преломляются не на сетчатке.

При слабой рефракции глаза вследствие нарушения функций хрусталика-его уплощения или при укорочении глазного яблока, изображение предмета оказывается за сетчаткой. Люди с такими нарушениями зрения плохо видят предметы на близком расстоянии; этот дефект называют дальнозоркостью.

При усилении физической рефракции глаза из-за повышения кривизны хрусталика или удлинении глазного яблока изображение предмета фокусируется впереди сетчатки, что нарушает восприятия удаленных предметов - близорукость. При развитии близорукости школьник плохо видит написанное на классной доске, просит пересадить его на первые парты, в кино или в театре стремится занять место поближе к экрану или сцене. При чтении он сильно склоняет голову во время письма, прищуривает глаза, рассматривая предметы. Чтобы сделать изображение на сетчатке более четким, он сильно приближает рассматриваемый предмет к глазам, вызывая тем самым значительную нагрузку на мышечный аппараг глаза. Нередко мышцы не справляются с такой работой, и один глаз отклоняется в сторону виска - возникает косоглазие. Близорукость может развиться также вследствие таких заболеваний, как рахит, туберкулез, ревматизм.

Частичное нарушение цветового зрения получило название дальтонизма (по имени английского химика Дальтона, у которого впервые был обнаружен этот дефект). Дальтоники, как правило, не различают красный и зеленый цвета, они им кажутся серыми разных оттенков. Около 4-5 % всех мужчин страдают дальтонизмом. У женщин он воречается реже - 0,5 %. Для обнаружения дальтонизма используют специальные цветовые таблицы.

Профилактика нарушений зрения. Профилакгика нарушений зрения основывается на создании оптимальных условий для работы органа зрения. Зрительное утомление снижает работоспособность детей, что отражается на их общем состоянии.

Для профилактики нарушения зрения большие значение имеет правильный режим труда и отдыха, школьная мебель, отвечающая физиологическим особенностям учащихся, достаточное освещение рабочего места и др. Во время чтения для отдыха глаз каждые 40-60 мин необходимо делать перерыв на 10-15 минут для снятия напряжения аппарата аккомодации глаз - способности глаза видеть предметы, находящиеся на разном расстоянии, что возможно благодаря работе мышц, соединенных с хрусталиком. Работая рефлекторно, эти мышцы изменяют толщину и форму хрусталика. При утомлении детям рекомендуют посмотреть вдаль.

Важную роль в охране зрения играет защитный аппарат глаз (веки, ресницы), который требуют бережного ухода, соблюдения гигиенических требований и своевременного лечения. Неправильное использование косметических средств может привести к конъюнктивитам, блефаритам (воспаление век) и другим заболеваниям органов зрения.

Особое внимание следует уделять организации работы за компьютером, а также просмотру телевизионных передач. При подозрении на нарушение зрения необходима консультация врача-офтальмолога.

До 5 лет у детей преобладает дальнозоркость. При этом дефекте зрения помогают очки с собирательными двояковыпуклыми стеклами, которые улучшают остроту зрения и снижают излишнее напряжение аккомодации глаз.

В дальнейшем из-за увеличения нагрузки при обучении частота дальнозоркости снижается, а частота нормальной рефракции и близорукости увеличивается. К окончанию школы по сравнению с начальными классами распространенность близорукости возрастает в 5 раз.

Формированию и прогрессированию близорукости способствует дефицит света. В условиях Заполярья при постоянном искусственном освещении в период полярной ночи в тех школах, где уровень освещенности на рабочих местах был в 5-10 раз ниже гигиенических нормативов, у детей и подростков близорукость развивалась чаще.

Острота зрения и устойчивость ясного видения у учащихся существенно снижаются к окончанию уроков, и такое снижение тем резче, чем ниже уровень освещенности. С повышением уровня освещенности у детей и подростков увеличивается быстрота различения зрительных стимулов, возрастает скорость чтения, улучшается качество работы.

При хорошем освещении у нормально слышащих детей и подростков обостряется острота слуха, что также благоприятствует работоспособности, положительно сказывается на качестве работы.

На развитие близорукости влияет учебная нагрузка, которая связана с необходимостью рассматривать объекты на близком расстоянии.

У учащихся, мало бывающих или совсем не бывающих на воздухе в околополудсннос время, когда интенсивность ультрафиолетовой радиации максимальна, нарушается фосфорно-кальциевый обмен. В результате уменьшается тонус глазных мышц, что при высокой зрительной нагрузке и недостаточной освещенности способствует развитию близорукости и ее прогрессированию.

Для профилактики близорукости необходимы ежегодные медицинские осмотры учащихся врачом-офтальмологом. Больными близорукостью считаются дети, у которых миопическая рефракция составляет 3,25 диоптрии и выше, а острота зрения с коррекцией - 0.5-0,9 условных единиц.

В тяжелых случаях близорукость сопровождается изменениями сетчатки, что ведет к падению зрения и даже отслойке сетчатки. Поэтому детям, страдающим близорукостью, необходимо строго выполнять предписания офтальмолога. Своевременное ношение очков школьниками является обязательным. Близоруким детям рекомендуются занятия физической культурой только по специальной программе. Им противопоказано выполнение тяжелой физической работы, длительное пребывание в согнутом положении с наклоненной головой.

Для профилактики зрения используют офтапьмотренаж -система упражнений для глаз. В тренировочные упражнения также включают направленные движения (10-15 раз) глазных яблок в течение 1-1,5 мин по контурам начертанных геометрических фигур - кругов и эллипсов.

Контрольные вопросы

  • 1. Охарактеризуйте понятия «анализатор», «сенсорная система» и «орган чувств».
  • 2. Какое значение для человека имеют сенсорные системы? Каков общий план строения анализатора и сенсорной системы?
  • 3. Перечислите функции отделов сенсорных систем.
  • 4. Что такое адаптация анализаторов и какое значение она имеет для организма?
  • 5. Какие виды сенсорных систем вы знаете?
  • 6. Расскажите о строении, функциях, значении и возрастных особенностях зрительной сенсорной системы.
  • 7. Перечислите мероприятия по профилактике нарушений зрения.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >